(57)【要約】【課題】本発明の目的は、液滴と非導電性材との界面の帯電作用における効率（帯電効率）を向上させ、非導電性材を高性能にエレクトレット加工することができるエレクトレット加工装置及びエレクトレット加工方法を提供することにある。【解決手段】本発明は、液滴を非導電性材に衝突させて、前記非導電性材を帯電させるエレクトレット加工装置であって、非導電性材２２に液滴２４を噴射する液滴噴射器１０と、液滴噴射器１０と非導電性材２２との間に配置される荷電電極１２と、を有し、荷電電極１２は、液滴噴射器１０から噴射された液滴２４が通過させるとともに、液滴２４を帯電させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液滴を非導電性材に衝突させて、前記非導電性材を帯電させるエレクトレット加工装置であって、
前記非導電性材に液滴を噴射する液滴噴射器と、
前記液滴噴射器と前記非導電性材との間に配置される荷電電極と、を有し、
前記荷電電極は、前記液滴噴射器から噴射された液滴を通過させるとともに、前記液滴を帯電させることを特徴とするエレクトレット加工装置。
【請求項２】
請求項１記載のエレクトレット加工装置であって、前記非導電性材を介して前記荷電電極と対向させて配置される接地電極を有し、
前記荷電電極と前記接地電極との間で電界空間を形成することを特徴とするエレクトレット加工装置。
【請求項３】
液滴を非導電性材に衝突させて、前記非導電性材を帯電させるエレクトレット加工装置であって、
前記非導電性材に液滴を噴射する液滴噴射器と、
前記非導電性材を介して、前記液滴噴射器から噴射される液滴の噴射方向に平行に対向配置される荷電電極と接地電極とを有し、
前記荷電電極と前記接地電極との間で電界空間を形成することを特徴とするエレクトレット加工装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載のエレクトレット加工装置であって、前記荷電電極に電圧を印加する電圧印加手段を有し、
前記電圧印加手段は、前記液滴噴射器から噴射される液滴の帯電電位と同極性の電圧を前記荷電電極に印加することを特徴とするエレクトレット加工装置。
【請求項５】
請求項４記載のエレクトレット加工装置であって、前記電圧印加手段は、前記液滴噴射器から平均粒径１０μｍ以下の水の液滴を噴射する場合、マイナスの電圧を前記荷電電極に印加することを特徴とするエレクトレット加工装置。
【請求項６】
液滴を非導電性材に衝突させて、前記非導電性材を帯電させるエレクトレット加工装置であって、
前記非導電性材に液滴を噴射する液滴噴射器と、
前記非導電性材が配置され、前記液滴噴射器に対向して配置される接地電極と、
前記液滴噴射器と前記接地電極との間に設けられ、前記液滴噴射器から噴射された液滴の速度を増幅させる増速器と、を備えたことを特徴とするエレクトレット加工装置。
【請求項７】
請求項６に記載のエレクトレット加工装置であって、
前記接地電極を回動させる回動機構を備えたことを特徴とするエレクトレット加工装置。
【請求項８】
液滴を非導電性材に衝突させて、前記非導電性材を帯電させるエレクトレット加工方法であって、
前記非導電性材に向かって液滴を噴射する噴射工程と、前記液滴が前記非導電性材に衝突する前に、電圧印加された荷電電極によって前記液滴を帯電する帯電工程と、を有することを特徴とするエレクトレット加工方法。
【請求項９】
請求項８記載のエレクトレット加工方法であって、前記非導電性材を介して、前記荷電電極と対向する接地電極を配置し、前記荷電電極と前記接地電極との間で電界空間を形成する電界空間形成工程を有することを特徴とするエレクトレット加工方法。
【請求項１０】
請求項８又は９記載のエレクトレット加工方法であって、前記帯電工程では、前記噴射工程により噴射された液滴の帯電極性と同極性の電圧を前記荷電電極に印加することを特徴とするエレクトレット加工方法。
【請求項１１】
請求項１０記載のエレクトレット加工方法であって、前記噴射工程では、平均粒径１０μｍ以下の水の液滴を噴射し、前記帯電工程では、前記荷電電極にマイナスの電圧を印加することを特徴とするエレクトレット加工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エレクトレット加工装置及びエレクトレット加工方法の技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
非導電性材を長期間帯電させた状態に維持させる方法として、コロナ放電を利用したエレクトレット加工方法が知られている。これは、コロナ放電による電界作用によって、非導電性材の双極子にモーメントを発生させ、分極帯電させてエレクトレット加工する方法、コロナ放電によって発生した正あるいは負イオンを非導電性材に注入してエレクトレット加工する方法、又はコロナ放電を間欠的に発生させてエレクトレット加工する方法等である。これらのうち、コロナ放電を間欠的に発生させてエレクトレット加工する方法は、放電空間の電荷密度を低減させ、絶縁破壊の限界値を上げることができる。その結果、高電界環境下でエレクトレット加工を行うことができる。
【０００３】
しかし、コロナ放電を利用したエレクトレット加工方法は、高い電界作用を利用した方法であるが、非導電性材の表面又は内部を均一に荷電することが困難である。また、絶縁破壊にまで進展しないまま高電圧が印加され続けて高電界となると、非導電性材の表面では蓄積電荷による反発電界作用によって、微視的な沿面放電が発生し、このエネルギによって蓄積した電荷が漏洩したり、内部にわたって均一に荷電され難いという問題がある。
【０００４】
このような問題を解決する方法として、例えば、特許文献１には、水の噴流又は水滴流を非導電性材に十分な圧力で衝突させてエレクトレット加工する方法が提案されている。
【０００５】
また、例えば、特許文献２には、溶融押出しされた非導電性繊維を極性液体の液滴から成る霧状領域に通過させた後に捕集することによって、帯電した非導電性材を得るエレクトレット加工方法が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特表平９−５０１６０４号公報
【特許文献２】国際公開第２００３／０６０２１８号パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記特許文献１，２のような、水を利用したエレクトレット加工における帯電機構については、未だにその現象が詳細に解明されていない。しかし、少なからず、水の液滴が衝突、摩擦、分裂する過程における帯電現象は、液滴と非導電性材との接触面となる界面のイオン吸着性等による帯電作用に依存するものと考えられている。
【０００８】
本発明の目的は、液滴と非導電性材との界面の帯電作用における効率（帯電効率）を向上させ、非導電性材を高性能にエレクトレット加工することができるエレクトレット加工装置及びエレクトレット加工方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
液滴を非導電性材に衝突させて、前記非導電性材を帯電させるエレクトレット加工装置であって、前記非導電性材に液滴を噴射する液滴噴射器と、前記液滴噴射器と前記非導電性材との間に配置される荷電電極と、を有し、前記荷電電極は、前記液滴噴射器から噴射された液滴を通過させるとともに、前記液滴を帯電させる。
【００１０】
また、前記エレクトレット加工装置において、前記非導電性材を介して前記荷電電極と対向させて配置される接地電極を有し、前記荷電電極と前記接地電極との間で電界空間を形成することが好ましい。
【００１１】
また、本発明は、液滴を非導電性材に衝突させて、前記非導電性材を帯電させるエレクトレット加工装置であって、前記非導電性材に液滴を噴射する液滴噴射器と、前記非導電性材を介して、前記液滴噴射器から噴射される液滴の噴射方向に平行に対向配置される荷電電極と接地電極とを有し、前記荷電電極と前記接地電極との間で電界空間を形成する。
【００１２】
また、前記エレクトレット加工装置において、前記荷電電極に電圧を印加する電圧印加手段を有し、前記電圧印加手段は、前記液滴噴射器から噴射される液滴の帯電電位と同極性の電圧を前記荷電電極に印加することが好ましい。
【００１３】
また、前記エレクトレット加工装置において、前記電圧印加手段は、前記液滴噴射器から平均粒径１０μｍ以下の水の液滴を噴射する場合、マイナスの電圧を前記荷電電極に印加することが好ましい。
【００１４】
また、本発明は、液滴を非導電性材に衝突させて、前記非導電性材を帯電させるエレクトレット加工装置であって、前記非導電性材に液滴を噴射する液滴噴射器と、前記非導電性材が配置され、前記液滴噴射器に対向して配置される接地電極と、前記液滴噴射器と前記接地電極との間に設けられ、前記液滴噴射器から噴射された液滴の速度を増幅させる増速器と、を備える。
【００１５】
また、前記エレクトレット加工装置において、前記接地電極を回動させる回動機構を備えることが好ましい。
【００１６】
また、本発明は、液滴を非導電性材に衝突させて、前記非導電性材を帯電させるエレクトレット加工方法であって、前記非導電性材に向かって液滴を噴射する噴射工程と、前記液滴が前記非導電性材に衝突する前に、電圧印加された荷電電極によって前記液滴を帯電する帯電工程と、を有する。
【００１７】
また、前記エレクトレット加工方法において、前記非導電性材を介して、前記荷電電極と対向する接地電極を配置し、前記荷電電極と前記接地電極との間で電界空間を形成する電界空間形成工程を有することが好ましい。
【００１８】
また、前記エレクトレット加工方法において、前記帯電工程では、前記噴射工程により噴射された液滴の帯電極性と同極性の電圧を前記荷電電極に印加することが好ましい。
【００１９】
また、前記エレクトレット加工方法において、前記噴射工程では、平均粒径１０μｍ以下の水の液滴を噴射し、前記帯電工程では、前記荷電電極にマイナスの電圧を印加することが好ましい。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、液滴と非導電性材との界面の帯電作用における効率（帯電効率）を向上させ、非導電性材を高性能にエレクトレット加工することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本実施形態に係るエレクトレット加工装置の構成の一例を示す模式斜視図である。
【図２】本発明の他の実施形態に係るエレクトレット加工装置の構成の一例を示す模式図である。
【図３】本発明の他の実施形態に係るエレクトレット加工装置の構成の一例を示す模式斜視図である。
【図４】本発明の他の実施形態に係るエレクトレット加工装置の構成の一例を示す模式図である。
【図５】本発明の他の実施形態に係るエレクトレット加工装置の構成の一例を示す模式図である。
【図６】本発明の他の実施形態に係るエレクトレット加工装置の構成の一例を示す模式図である。
【図７】本発明の他の実施形態に係るエレクトレット加工装置の構成の一例を示す模式図である。
【図８】本発明の他の実施形態に係るエレクトレット加工装置の構成の一例を示す模式図である。
【図９】実施例１、比較例１，２の集塵捕集効率を測定するための測定装置の構成を示す模式図である。
【図１０】実施例１、比較例１，２の集塵捕集効率を測定した結果を示す図である。
【図１１】実施例２、比較例３，４の集塵捕集効率を測定した結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
本発明の実施の形態について以下説明する。
【００２３】
図１は、本実施形態に係るエレクトレット加工装置の構成の一例を示す模式斜視図である。図１に示すように、エレクトレット加工装置１は、液滴噴射器１０、荷電電極１２、電圧電源１４を有する。
【００２４】
液滴噴射器１０は、非導電性材に液滴を噴射することができる構成を有していれば特に制限されるものではないが、例えば、図１に示すように、液滴噴射ノズル１６、水流ポンプ１８、送水管２０を備える。図１に示す液滴噴射器１０は、稼働した水流ポンプ１８から高圧の水流が送水管２０を通って液滴噴射ノズル１６に供給され、液滴噴射ノズル１６から非導電性材２２に向かって、液滴２４を噴射するものである。液滴噴射器１０は、例えば、液滴噴射ノズル１６のノズル径を変えたり、水流ポンプ１８の水圧を変えること等により、液滴噴射ノズル１６から噴射される液滴２４の粒径を変えることができるものであることが好ましい。水流ポンプ１８から供給される水を液滴噴射ノズル１６によって機械的に分裂させて、液滴として噴射することで、液滴噴射ノズル１６から噴射された液滴２４は帯電する。そして、帯電した液滴２４の帯電極性は、液滴の粒径に支配されることが現象理論により明らかにされており、例えば、機械的に分裂した液滴の平均粒径が、１０μｍ以下であれば、液滴の帯電極性は主にマイナスが支配的となり、液滴の帯電電位はマイナスの値を示す。本実施形態の液滴噴射器１０は、１０μｍ以下の液滴２４を噴射することができるものであることが好ましい。これにより、帯電した液滴の極性を概ねマイナスにすることができる。なお、液滴噴射器１０から噴射される液滴２４の噴射量、噴射圧は、非導電性材２２の大きさ、厚み、目付量等により適宜設定されればよい。液滴噴射器１０と荷電電極１２との距離は、液滴噴射器１０から噴射される液滴２４の噴射量、噴射圧、非導電性材２２の大きさ、厚み、目付量等により適宜設定されればよい。
【００２５】
なお、液滴２４の粒径を測定するに当たり、種々の測定装置を使用することができる。本実施形態においては位相ドップラー法（ＰＤＡ、Ｐｈａｓｅ Ｄｏｐｐｌｅｒ Ａｎｅｍｏｍｅｔｅｒ）に基づいて粒径測定を行っている。具体的には、Ｄａｎｔｅｃ Ｄｙｎａｍｉｃｓ社の高濃度対応ＰＤＡシステムにより液滴２４の粒径測定を行っている。
【００２６】
本実施形態において、液滴噴射器１０から噴射される液滴２４、すなわち、エレクトレット加工のために非導電性材２２に衝突させる液滴としては、液体フィルタ等により汚れを除去し、出来るだけ清浄にした水を使用することが好ましく、例えば、イオン交換水、蒸留水、逆浸透膜濾過水などの純水、超純水等が挙げられる。導電率の低い水を使用することによって、液滴の誘電率は大きくなるため、液滴噴射器１０から噴射される液滴２４の帯電量を増加させることができる。水の導電率としては、５μＳ／ｃｍ以下が好ましく、０．０５μＳ／ｃｍ以下がより好ましい。
【００２７】
また、上記水に水溶性有機溶剤を添加してもよい。水溶性有機溶剤を添加することにより、非導電性材２２に対する液滴２４の浸透性を向上させることが可能になる。水溶性有機溶剤としては、沸点が水の沸点より低いものが好ましい。すなわち、水溶性有機溶剤は、非導電性材２２に対する液滴２４の浸透性を向上するために添加するものであるため、一度非導電性材２２に浸透させたら、なるべく早く気化、乾燥させることが好ましいからである。好ましくは、水との沸点差が１０℃以上ある水溶性有機溶剤がよい。
【００２８】
水溶性有機溶剤の種類は、非導電性材２２に対する液滴２４の浸透性を向上させることが出来るものであれば特に制限されるものではない。例えば、メチルアルコール、エチルアルコール、イソプロピルアルコール等のアルコール類、アセトン、メチルエチルケトン類のケトン類、酢酸プロピル、酢酸ブチル等のエステル類、その他アルデヒド類、カルボン酸類等を挙げることができる。特に、アルコール類またはケトン類は好ましく、特にアセトン、イソプロピルアルコール、エタノールのうちの少なくとも１種を用いるのが好ましい。さらに好ましくは、イソプロピルアルコールを主成分とするものが好ましい。
【００２９】
また、非導電性材２２の材料構造によっては、液滴２４を浸透させるのではなく、液滴２４と非導電性材２２との接触ならびに摩擦によって効果的に非導電性材２２を帯電できる場合がある。この場合においては水溶性有機溶剤等を添加せずに、純度の高い純水を用いることが望ましい。
【００３０】
図１に示すように、荷電電極１２は、液滴噴射器１０と非導電性材２２との間に配置されている。荷電電極１２の構造は、液滴噴射器１０から噴射される液滴２４を通過させることができる構造であれば特に制限されるものではなく、例えば、メッシュ状、網目状、格子状、ハニカム状のような構造等が挙げられる。荷電電極１２に電圧を印加する電圧電源１４は、印加する電圧を任意に調整することができるものである。荷電電極１２に印加する電圧の範囲は、液滴の導電率、噴射量、噴射圧、液滴の粒径等により適宜設定されればよい。電圧印加された荷電電極１２に液滴を通過させることにより、液滴噴射器１０により帯電された液滴２４は、さらに荷電電極１２により再帯電されるため、液滴２４の帯電量を増加させることができる。
【００３１】
本実施形態に係るエレクトレット加工方法の一例について説明する。本実施形態に係るエレクトレット加工方法は、図１に示すエレクトレット加工装置１を用いて説明する。まず、水流ポンプ１８を稼働させ、送水管２０に水を流入させる。送水管２０に流入した水は、液滴噴射ノズル１６に供給され、機械的に分裂されて、液滴噴射ノズル１６から非導電性材２２に向かって噴射される（噴射工程）。液滴噴射ノズル１６から噴射される液滴２４は帯電している。液滴噴射ノズル１６から１０μｍ以下の平均粒径の液滴２４を噴射させることにより、帯電した液滴２４の極性を概ねマイナスにすることができる。これにより、液滴２４は、その後の荷電電極１２によって再帯電される際に、一様に同極性に帯電される。
【００３２】
次に、電圧電源１４から電圧が印加された荷電電極１２に、液滴噴射器１０から噴射された液滴２４を通過させ、荷電電極１２によって液滴２４を（再）帯電させる（帯電工程）。これにより、液滴２４の帯電量を増加させることができる。特に、帯電した液滴２４の帯電電位と同極性の電圧を印加した荷電電極１２に液滴２４を通過させて、液滴２４を再帯電させることが好ましい。例えば、液滴噴射器１０から平均粒径１０μｍ以下の水の液滴２４を噴射させる場合、液滴２４の極性はマイナスが支配的である（すなわち、液滴２４の帯電電位はマイナスである）ため、マイナスの電圧を印加した荷電電極１２に液滴２４を通過させて、液滴２４を再帯電させることが好ましい。また、液滴噴射器１０から噴射された液滴２４の極性が、何らかの作用により、プラスが支配的である（すなわち、液滴２４の帯電電位がプラスである）場合、プラスの電圧を印加した荷電電極１２に液滴２４を通過させて、液滴２４を再帯電させることが好ましい。これにより、効率的に液滴２４の帯電量を増加させるとともに、液滴２４を一様に同極性に再帯電させることができる。液滴２４の帯電量が増加することにより、液滴２４が非導電性材２２に接触した際の帯電効率を向上させることができる。これは、液滴２４と非導電性材２２との界面における帯電作用を向上させるものと推考する。また、液滴２４を一様に同極性に再帯電させることによって、荷電電極１２を通過した液滴２４が非導電性材２２に到達するまでに互いに反発しあう効果を持つため、より多くの液滴２４を非導電性材２２に衝突させることができ、帯電効果を高めることができる。したがって非導電性材２２を高性能にエレクトレット加工することができる。
【００３３】
本発明に使用する非導電性材２２は、導電性を有するものでなければ特に制限されるものではなく、例えば、非導電性の繊維材料から構成されるシート等である。具体的には、合成繊維或いは天然繊維の織物、編み物、不織布等の繊維シートを挙げることができる。
【００３４】
非導電性材２２は、体積抵抗率が１０14・Ω・ｃｍ以上の素材を主体とするものを使用することが好ましい。例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン、ポリエチレンテレフタレート、ポリ乳酸等のポリエステル、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリフェニレンサルファイト、フッ素系樹脂、およびこれらの混合物などを挙げることができる。
【００３５】
本実施形態のエレクトレット加工装置には、液滴噴射器、荷電電極を複数備えるものであってもよく、その一例を以下に説明する。図２は、本発明の他の実施形態に係るエレクトレット加工装置の構成の一例を示す模式図である。図２に示すように、エレクトレット加工装置２は、非導電性材２２に液滴を噴射する液滴噴射器１０ａ，１０ｂ、液滴噴射器１０ａ，１０ｂと非導電性材２２との間に配置される荷電電極１２ａ，１２ｂ、電圧電源１４ａ，１４ｂを備えるものである。図２の液滴噴射器、荷電電極の機能、形状等は、図１に示すものと同様であるため、その説明を省略する。図２のエレクトレット加工装置２のように、非導電性材２２の一方の面に向かって液滴２４を噴射する液滴噴射器１０ａ、液滴噴射器１０ａと非導電性材２２の一方の面との間に配置される荷電電極１２ａ、他方の面に向かって液滴を噴射する液滴噴射器１０ｂ、液滴噴射器１０ｂと非導電性材２２の他方の面との間に配置される荷電電極１２ｂを備えることによって、非導電性材２２の両面からエレクトレット加工を行うことができ、非導電性材２２に液滴２４が衝突した際の帯電効率をより向上させることができる。また、一方の荷電電極１２ａにプラスの電圧を印加し、他方の荷電電極１２ｂにマイナスの電圧を印加することによって、プラスに帯電した液滴２４を非導電性材２２の一方の面に、マイナスに帯電した液滴２４を非導電性材２２の他方の面に衝突させ、非導電性材２２の両面で異なる極性の電荷を帯電させたエレクトレット加工を行うこともできる。
【００３６】
図３は、本発明の他の実施形態に係るエレクトレット加工装置の構成の一例を示す模式斜視図である。図３に示すように、エレクトレット加工装置３は、図１のエレクトレット加工装置１の構成に加え、接地電極２６を備えるものである。図３に示すエレクトレット加工装置３において、図１に示すエレクトレット加工装置１と同様の構成については同一の符合を付している。図３に示す接地電極２６は、非導電性材２２を介して荷電電極１２と対向するように配置されている。
【００３７】
接地電極２６は、電気的に接地されるとともに、この接地は、荷電電極１２に電圧を印加する電圧電源１４の接地と同じである。接地電極２６の構造は、荷電電極１２と同様に液滴２４を通過させる構造であってもよいし、液滴２４を通過させないプレートのような構造であってもよい。なお、非導電性材２２は、接地電極２６から離間して配置されていてもよく、接地電極２６上に配置されるとより好ましい。荷電電極１２と接地電極２６との距離は、液滴噴射器１０から噴射される液滴２４の噴射量、噴射圧等により適宜設定されればよい。
【００３８】
本実施形態における接地電極２６は、荷電電極１２との間で電界空間を形成するために設けられるものである。このような電界空間を形成することによって、荷電電極１２を通過した液滴が非導電性材２２に衝突するまでの間に再帯電させることができ、より効果的に液滴２４の帯電量を増加させることができる。
【００３９】
次に、本実施形態のエレクトレット加工方法について説明する。エレクトレット加工方法は、図３に示すエレクトレット加工装置３を用いて説明する。上記同様に、まず、液滴噴射器１０から非導電性材２２に向かって液滴２４が噴射される（噴射工程）。液滴噴射器１０から噴射される液滴２４は帯電している。次に、電圧電源１４から電圧が印加された荷電電極１２に、液滴噴射器１０から噴射された液滴２４を通過させ、荷電電極１２によって液滴２４を（再）帯電させる（帯電工程）。これにより、液滴２４の帯電量を増加させることができる。特に、帯電した液滴２４の帯電電位と同極性の電圧を印加した荷電電極１２に液滴２４を通過させて、液滴２４を再帯電させることが好ましい。例えば、液滴噴射器１０から平均粒径１０μｍ以下の液滴２４を噴射させる場合、液滴２４の極性はマイナスが支配的である（すなわち、液滴２４の帯電電位はマイナスである）ため、マイナスの電圧を印可した荷電電極１２に液滴２４を通過させて、液滴２４を再帯電させることが好ましい。これにより、より効率的に液滴の帯電量を増加させるとともに、液滴を一様に同極性に再帯電させることができる。
【００４０】
さらに、本実施形態では、荷電電極１２と接地電極２６との間に電界空間が形成されている（電界空間形成工程）ため、荷電電極１２を通過した液滴２４は、さらに非導電性材２２に衝突するまで電界空間を通過する。これによって、さらに液滴２４は再帯電、荷電電極１２にマイナスの電圧が印加されていればマイナスに再帯電される。そのため、より効率的に液滴２４の帯電量を増加させるとともに、液滴２４を一様に同極性に再帯電させることができる。上記説明したように、液滴２４の帯電量が増加することにより、液滴２４が非導電性材２２に接触した際の帯電効率を向上させることができる。また、液滴２４を一様に同極性に再帯電させることによって、より多くの液滴２４を非導電性材２２に衝突させることができ、帯電効果を高めることができる。したがって非導電性材２２を高性能にエレクトレット加工することができる。
【００４１】
上記のように、荷電電極１２と接地電極２６との間に形成される電界空間を利用して、液滴２４を再帯電させ、効率的に液滴の帯電量を増加させる場合には、上記のように液滴噴射器１０により噴射される液滴２４の噴射方向に対して垂直（略垂直も含む）となるように荷電電極１２及び接地電極２６を配置させなくてもよい。図４は、本発明の他の実施形態に係るエレクトレット加工装置の構成の一例を示す模式図である。図４に示すエレクトレット加工装置４において、図３に示すエレクトレット加工装置３と同様の構成については同一の符合を付している。図４に示すように、エレクトレット加工装置４は、液滴噴射器１０から非導電性材２２に向かって噴射される液滴２４の噴射方向に対して平行（略平行も含む）となるように、荷電電極２８及び接地電極２６が対向配置されている。そして、荷電電極２８と接地電極２６との間に、非導電性材２２が配置されている。このような構成によっても、液滴噴射器１０から噴射された液滴２４は、荷電電極２８と接地電極２６との間に形成される電界空間を通って非導電性材２２に衝突する。そのため、液滴２４は電界空間により再帯電され、液滴の帯電量を増加させることができる。その結果、液滴２４が非導電性材２２に接触した際の帯電効率を向上させることができる。また、上記と同様に、帯電した液滴２４の帯電電位と同極性の電圧を荷電電極１２に印加することによって、液滴を一様に同極性に再帯電させることもできる。
【００４２】
本実施形態のエレクトレット加工装置４に用いられる荷電電極２８は、液滴噴射器１０から噴射される液滴２４を通過させる必要がないため、メッシュ状等のような液滴２４を通過させる構造であっても、プレート状のような液滴２４を通過させない構造等であってもよい。
【００４３】
図５は、本発明の他の実施形態に係るエレクトレット加工装置の構成の一例を示す模式図である。図５に示すようにエレクトレット加工装置５は、液滴噴射器１１、荷電電極３０、電圧電源１４、ローラー型接地電極３２、接地電極支持ガイド３４を有するものである。図５に示すエレクトレット加工装置５において、図１に示すエレクトレット加工装置１と同様の構成については同一の符合を付している。
【００４４】
液滴噴射器１１の液滴噴射ノズル１６ａ，１６ｂは、液滴噴射ノズル１６ａ，１６ｂから噴射する液滴２４が互いに衝突するように所定の傾斜角度が設けられている。上記構成によって、液滴噴射ノズル１６ａ，１６ｂから噴射した液滴２４が衝突し、小さい粒径の液滴２４を発生させることができる。
【００４５】
ローラー型接地電極３２は、接地電極支持ガイド３４により支持され、且つ非導電性材２２を搬送することができるように回転するものである。図５に示すように、ローラー型接地電極３２は、円弧状に複数配列されているが必ずしもこれに制限されるものではなく、直線上の接地電極支持ガイド３４上にローラー型接地電極３２が直線状に複数配列されるものであってもよい。ローラー型接地電極３２の幅は、非導電性材２２の幅以上とすることが好ましい。荷電電極３０の形状は、特に制限されるものではないが、円弧状に配置したローラー型接地電極３２と同心円状で円弧形状であることが好ましい。また、荷電電極３０は、液滴２４を通過させることができるものであればよいが、例えば、線径２０〜１００μｍで、目付が数ｍｍ角のメッシュを用いることが好ましい。上記構成のエレクトレット加工装置５によって、非導電性材２２を連続的にエレクトレット加工することが可能となる。
【００４６】
図６は、本発明の他の実施形態に係るエレクトレット加工装置の構成の一例を示す模式図である。エレクトレット加工装置６０は、液滴噴射ノズル１６、液滴噴射ノズル１６からの液滴を受ける非導電性材３８、非導電性材３８を保持する保持面を備え、液滴噴射ノズル１６に対向して設けられた接地電極２６、液滴噴射ノズル１６と接地電極２６との間に設けられた増速器６５、接地電極２６を回動させる回動機構６６、接地電極２６の後方に配置された吸引器６７、を備える。ここで、図６には液滴噴射ノズル１６、増速器６５、接地電極２６、吸引器６７の配置に沿った方向にｘ軸をとり、これに直行する軸としてｙ軸およびｚ軸を示している。図６では回動機構６６はｚ軸を回転軸として接地電極２６を回動させているが、ｙ軸を回転軸として接地電極２６を回動させるように構成しても良い。さらに、図６においては荷電電極１２及び電圧電源１４を省略しているが、これらの構成を備えていても良い。
【００４７】
図６に示すエレクトレット加工装置６０の構成のうち、増速器６５、回動機構６６、吸引器６７の作用について説明する。
【００４８】
増速器６５は、液滴噴射ノズル１６から噴射された液滴２４の速度を増加させるとともに、液滴２４の進行方向を調整する機能を有している。具体的な増速器６５の例としては、例えば圧縮空気を利用して液滴２４を加速させるとともに液滴２４の進行方向を調整するトランスベクター（登録商標）等が挙げられる。液滴２４が加速されることにより、液滴２４が液滴噴射ノズル１６から非導電性材３８までに至るまでの時間（以下、液滴移動時間と呼ぶ）が短縮される。一般的に、液滴噴射ノズル１６から噴射された液滴２４は正あるいは負に帯電されるが、非導電性材３８に至るまでに大気中の不純物を吸収しながら中和されていく。この中和した液滴２４は非導電性材３８のエレクトレット化には寄与しにくくなる。液滴２４は液滴移動時間が長くなるほど中和されていくので、液滴２４の速度を上げて液滴移動時間を短くすることで液滴２４の中和を抑制することができる。また、液滴２４の速度が上がると衝突速度も上がるため、液滴２４が非導電性材３８に衝突した際の摩擦による非導電性材３８の帯電効果を高めることができる。また、液滴２４が液滴放射ノズル１６から拡散して非電導性材３８から逸脱することが無い様に、増速器６５は液滴２４の進行方向を調整してより多くの液滴２４を非導電性材３８に向けることにより、非導電性材３８のエレクトレット化が促進される。さらに、増速器６５としてトランスベクターを使用した場合には、圧縮空気が非導電性材３８を通過することによって非導電性材３８に付着した液滴２４を除去する効果も期待できる。
【００４９】
次に、回動機構６６について説明する。回動機構は図６で示すｙ軸またはｚ軸を回転軸として接地電極２６を回動させる。この様子を図７に示す。図７においては接地電極２６の図示を省略し、接地電極２６に伴って回動する非導電性材３８のみを示している。非導電性材３８が回動することにより、回動していない場合と比較して非電導材３８の広い範囲にわたって液滴が衝突する。この結果、非導電性材３８の広範囲にわたってエレクトレット化が行われる。
【００５０】
次に、吸引器６７について説明する。吸引器６７は、液滴噴射ノズル１６側から見て接地電極２６の後方に配置され、非電導性材３８に付着した液滴２４を吸引する。ここで、図６に示す実施形態においては、非導電性材３８と吸引器６７との間にある接地電極２６は、吸引器６７が非導電性材３８の液滴２４を吸引できるように網目状または櫛歯状等の間隙を有する形状となっている。吸引器６７が非導電性材３８に付着した液滴２４を吸引して除去することにより、新鮮な帯電状態の液滴２４を継続的に非導電性材３８に衝突させることが可能になり、非導電性材３８のエレクトレット化が促進される。
【００５１】
図８は、本発明の他の実施形態に係るエレクトレット加工装置の構成の一例を示す模式図である。本実施形態におけるエレクトレット加工装置６１は、ベルト状に延びた非導電性材６８に対して、様々な角度から液滴２４を衝突させることにより当該ベルト状非導電性材６８をエレクトレット化する。ベルト状非導電性材６８は搬送ローラ６９によって図８の右側に搬送される。ベルト状非導電性材６８から見て搬送ローラ６９側には、接地電極２６及び吸引器６７のセットが複数組（図８では３組）設けられている。一方、ベルト状非導電性材６８を挟んで搬送ローラ６９と対向する側には、液滴噴射ノズル１６と増速器６５のセットが設けられている。さらに、液滴噴射ノズル１６と増速器６５のセット間には気体を噴射するエアブロワー７０が設けられている。
【００５２】
次に、図８に示すエレクトレット加工装置６１におけるエレクトレット加工について説明する。液滴噴射ノズル１６と増速器６５からなる複数組のセットは、それぞれのセットが異なる角度から液滴２４をベルト状非導電性材６８に噴射する。これにより、ベルト状非導電性材６８が繊維状物質の編物等の入り組んだ構造を有していても隅々まで液滴２４を行き渡らせることができ、ベルト状非導電性材６８のエレクトレット化が促進される。また、液滴噴射ノズル１６と増速器６５のセット間に配置されたエアブロワー７０は上流の液滴噴射ノズル１６によりベルト状非導電性材６８上に付着した液滴２４を除去するためのものであり、これによりベルト状非導電性材６８を乾燥させてから下流でエレクトレット加工ができるようになっている。これにより、下流におけるエレクトレット加工においても新鮮な帯電状態の液滴２４をベルト状非導電性材６８に衝突させることができる。
【００５３】
以下に、実施例により本発明を詳細に説明するが、本発明はその要旨を変えない限り、以下の実施例に何ら制限されるものではない。
【実施例１】
【００５４】
図３に示すエレクトレット加工装置３を用い、以下の条件で非導電性材をエレクトレット加工した。これを実施例とした。
液滴噴射器から荷電電極までの距離：１０ｍｍ
荷電電極から接地電極までの距離：１５ｍｍ
液滴噴射器：平均粒径１０μｍ以下の液滴を噴射
印加電圧：荷電電極に−５ｋＶ印加
荷電電極：目付け間隔１．５ｍｍ、線径１００μｍのメッシュ電極（接地電極も同様）
非導電性材：体積抵抗率１０16・Ω・ｃｍ、目付け量１３ｇ／ｍ2
液滴：導電率１μＳ／ｃｍ以下の純水
【００５５】
（比較例）
液滴噴射器から非導電性材に向かって液滴を噴射せず、荷電電極に−５ｋＶの電圧を印加して、エレクトレット加工した非導電性材を比較例１とした。その他の条件は、実施例１と同様である。
【００５６】
荷電電極を用いず、液滴噴射器から非導電性材に向かって液滴噴射して、エレクトレット加工した非導電性材を比較例２とした。
【００５７】
＜集塵捕集効率＞
実施例１、比較例１，２の性能を評価するために、実施例、比較例１，２の集塵捕集効率を測定した。図９は、実施例１、比較例１，２の集塵捕集効率を測定するための測定装置の構成を示す模式図である。測定装置６のダクト３６内に実施例１、比較例１又は比較例２のエレクトレット加工した非導電性材３８を接地し、流量計４０が通風速度３０ｃｍ／秒を示すように流量調節バルブ４２により調整を行い、ブロア４４によってダスト箱４６からダクト３６へパーティクル（微粒子）を含む気体を送り込み、実施例１、比較例１又は比較例２のエレクトレット加工した非導電性材３８によってパーティクルを捕集させた。このとき上流側サンプリング管４８と下流側サンプリング管５０とを通じてパーティクルをそれぞれパーティクルカウンタ５２，５４で測定した。そして、下式により、実施例１、比較例１又は比較例２のエレクトレット加工した非導電性材３８の集塵捕集効率を求めた。
捕集効率（％）＝（１−（下流でのパーティクル個数／上流でのパーティクル個数））
×１００
【００５８】
図１０は、実施例１、比較例１，２の集塵捕集効率を測定した結果を示す図である。縦軸は、比較例１における集塵捕集効率を１とした場合の実施例１及び比較例２の集塵捕集効率の比を表している。
【００５９】
図１０から明らかなように、実施例１は、比較例１，２に対して高い集塵捕集効率を示した。実施例の作製に用いたエレクトレット加工装置は、平均粒径１０μｍ以下の液滴を噴射して、液滴をマイナスに帯電させ、液滴の帯電電位と同じマイナスの電圧を印加した荷電電極に該液滴を通過させることによって、液滴を再帯電させることができるものである。そのため、帯電量が増加したより多くの液滴を非導電性材に衝突させることができる。さらに、実施例１の作製に用いたエレクトレット加工装置は、荷電電極と接地電極との間に電界空間を形成し、荷電電極を通過してから非導電性材に衝突するまでの間も液滴を再帯電させることができるものである。そのため、帯電量が増加したより多くの液滴を非導電性材に衝突させることができる。その結果、液滴が非導電性材に衝突する際の帯電効率を向上させることができ、非導電性材の帯電量を増加させることができる。
【実施例２】
【００６０】
図６に示すエレクトレット加工装置６０を用い、以下の条件で非導電性材をエレクトレット加工した。
液滴噴射器から接地電極までの距離：３００ｍｍ
液滴噴射器：平均粒径１０μｍ以下の液滴を噴射
接地電極：目付け間隔８ｍｍ、線径１ｍｍのメッシュ電極
非導電性材：体積抵抗率１０16・Ω・ｃｍ、目付け量１３ｇ／ｍ2
液滴：導電率１μＳ／ｃｍ以下の純水
【００６１】
増速器６５を使用せずにエレクトレット加工した非導電性材を比較例３とした。その他の条件は、実施例２と同様である。
【００６２】
増速器６５を使用せず、さらに接地電極２６を回動させずにエレクトレット加工した非導電性材を比較例４とした。その他の条件は、実施例２と同様である。
【００６３】
図１１は、実施例２、比較例３，４の集塵捕集効率を測定した結果を示す図である。縦軸は、比較例４における集塵捕集効率を１とした場合の実施例２及び比較例３の集塵捕集効率の比を表している。図６に示すエレクトレット加工装置６０によるエレクトレット加工を行うことにより、非導電性材３８に高い捕集能力が付与されたことが理解される。
【符号の説明】
【００６４】
１〜５、６０、６１  エレクトレット加工装置、６  測定装置、１０，１０ａ，１０ｂ，１１  液滴噴射器、１２，１２ａ，１２ｂ，２８、３０  荷電電極、１４，１４ａ，１４ｂ  電圧電源、１６，１６ａ，１６ｂ  液滴噴射ノズル、１８  水流ポンプ、２０  送水管、２２，３８  非導電性材、２４  液滴、２６  接地電極、３２  ローラー型接地電極、３４  接地電極支持ガイド、３６  ダクト、４０  流量計、４２  流量調節バルブ、４４  ブロア、４６  ダスト箱、４８  上流側サンプリング管、５０  下流側サンプリング管、５２，５４  パーティクルカウンタ、６５  増速器、６６  回動機構、６７  吸引器、６８  ベルト状非導電性材、６９  搬送ローラ、７０  エアブロワー。
【図１】
2010017703.tif 000003
【図２】
2010017703.tif 000004
【図３】
2010017703.tif 000005
【図４】
2010017703.tif 000006
【図５】
2010017703.tif 000007
【図６】
2010017703.tif 000008
【図９】
2010017703.tif 000009
【図１０】
2010017703.tif 000010
【図７】
2010017703.tif 000011
【図８】
2010017703.tif 000012
【図１１】
2010017703.tif 000013